[发明专利]一种基于J-A模型的GMM-FBG交流电流传感器

摘要

本发明公开了一种基于J‑A模型的GMM‑FBG交流电流传感器，涉及电流检测技术领域。本发明中校准方法包含步骤如下：建立GMM‑FBG电流传感器的驱动模型；对只适用于静态的经典J‑A磁滞模型进行改进，考虑“钉扎效应”和涡流损耗及额外损耗分别建立GMM准静态和GMM动态磁化模型；对GMM‑FBG电流传感器的J‑A磁滞模型运用遗传算法优化BP神经网络进行参数辨识；进行GMM‑FBG电流传感实验，将识别出的最优参数组合代入模型。选用J‑A模型对GMM‑FBG的磁滞非线性进行研究，本发明扩大了模型的应用范围；运用BP神经网络结合遗传算法对模型进行参数辨识，通过遗传算法得到更好的网络初始权值和阈值，使模型参数的辨识的更加准确。

主权项

1.一种基于J‑A模型的GMM‑FBG交流电流传感器，将光纤光栅和超磁致伸缩材料固性连接，置于被检测交流电流产生的磁场中；使超磁致伸缩材料应变量传递到光纤光栅上，引起光纤光栅中心波长的漂移，其特征在于，其校准方法为：步骤1，GMM‑FBG交流电流传感器驱动模型基于超磁致伸缩材料的应变量与磁场强度的线性相关，对超磁致伸缩材料施加一个偏置磁场；确定超磁致伸缩材料轴向中心磁场的磁场强度，与被检测交流电流的关系；考虑磁场有漏磁现象以及超磁致伸缩材料的磁滞效应，确定磁场强度与磁化强度的关系：确定超磁致伸缩材料应变量与磁场强度的关系；基于光纤光栅应变量与中心波长漂移的关系，以及超磁致伸缩材料非线性压磁本构关系，确定光纤光栅波长漂移量与被检测交流电流的关系；步骤2、基于经典J‑A模型的改进修正磁场强度与磁化强度的关系，建立磁化模型；基于经典J‑A模型确定超磁致伸缩材料外加磁场和超磁致伸缩材料磁化强度之间的关系；基于超磁致伸缩材料的磁机耦合特性，对步骤(1)中磁场强度与磁化强度的关系进行修正，建立GMM准静态磁化模型；基于激磁线圈交变磁场下的涡流效应和额外损耗，利用总的磁化能量为磁弹性能和能量损耗之和，对步骤(1)中磁场强度与磁化强度的关系进行修正，建立GMM动态磁化模型；步骤3、转化模型的求解以及GMM‑FBG交流电流传感器的校准利用遗传算法优化BP神经网络参数识别算法对转化模型中的参数进行识别求解，然后将转化模型置于GMM‑FBG交流电流传感器驱动模型，完成GMM‑FBG交流电流传感器的校准。